一个基于LabVIEW的ABS传感器测试系统

张宏宇

摘 要：本测试系统涉及一种汽车ABS轮速传感器测试系统，本测试系统采用工控机控制，采用LabVIEW编程，对工件进行全自动化测试 ，测试精度高，控制灵活，操作方便，可重复性强。

关键词：ABS；轮速传感器；LabVIEW；测试系统

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.232

0 绪论

ABS（antilock braking system），又称防抱死制动系统，是一种应用于汽车上的高技术制动系统。而其中的轮速传感器，是该系统中重要器件。通过轮速传感器，采集汽车车轮的转速，通过控制单元控制调节制动力，从而使汽车能够短矩离、安全的制动。

传统的测试方法为人工转动齿圈，通过万用表测量信号电压，通过示波器监视波形，而该测量方法测量缓慢，数据不易统计，且周期时间，齿圈个数等都不易测量。而通过电机带动齿圈旋转，自动测量时，又易引入干扰，使数据测量不够准确，而现有的测试系统中，对干扰采用的信号调理时，又多采用硬件滤波的方式，会一定程度上改变信号的特性，从而影响上升、下降时间等参数的测量。

本文介绍了一种测量系统，采用全自动测量方式，自动上下工件，方便快捷，利用以LabVIEW编程的上位机测试系统进行测量，并对测量数据进行数字化滤波，实现了测量数据的精确，完整，可追溯性强。

1 轮速传感器的测量原理

ABS轮速传感器的测量原理如下图1所示：

Uv为传感器供电电压12V；Rm为检测电阻75Ω；Urm为信号电压，自电阻两端获得，是测试中所需要测试的参数；Ilow，Ihigh为实时信号值，其中典型值为Ilow=7mA，Ihigh =14mA，电流值通过Urm和Rm换算得到。

接通供电，通过旋转制动盘齿圏，气隙远近的周期性变化，会得到测量波形如下图2所示，

如图所示，Ihigh为信号高电平，Ilow为信号低平，Tr为信号上升时间，Tf为信号下降时间，t1为信号高电平时间，T为信号周期，Tv=t1/T为占空比。以上参数为轮速传感器的判定参数。

2 测试系统的硬件组成

本文中介绍的系统主要包含以下部分：工控机，板卡，气缸，测试机架，电机，线性电源，传感器组，等部分组成。

工控机为研华的工控机，采用NI 的LabVIEW进行编程，为本测试系统的主要控制部分。

板卡有NI的高速模拟量采集卡、模拟量输出卡和研华的IO继电器卡。模拟量采集卡用于采集轮速传感器信号通过采样电阻后的电压信号，模拟量输出卡用于提供校准电压，IO继电器卡为输入输出24V信号，用于接收传感器信号并控制气缸动作等。

气缸由阀岛控制，分为举升气缸，缷载气缸，加电气缸，压紧气缸和旋转气缸。

测试机架包含测试台面，配电柜，并包含各气缸组成的执行机构。

电机采用的西门子伺服电机，旋转时稳定，速度可控，精度高。用于带动工件齿圈转动，从而形成方波测量信号。

线性电源分为12V和24V。12V电源采用的GW的线性可调电源，用于给轮速传感器供电。24V采用的朝阳电源为系统IO点等其他用电电源。

传感器组为各气缸到位信号传感器，检件传感器等。

测试系统主要动作流程如下：（1）检测工件传感器检测工件到位后，举升气缸将工件举起，脱离传输线。本文中所指工件为己安装好ABS传感器的制动总成；（2）缷载气缸伸出，举升气缸缩回，将工件放置在固定的缷载模块上以便稳定测量；（3）压紧气缸伸出，压紧工件，防止工件在接下来的测试过程中发生机械振动。加电气缸伸出，将测试电极与轮速传感器的信号端口相连；（4）旋转气缸伸出，伺服电机开始旋转，带动工件齿圈旋转，产生波形；（5）模拟量板卡采集电压波形，取出工件旋转一圈的数据，并进行数字化滤波；（6）测试停止，进行数据判定和测试数据存储。判定范围用户可设；（7）不合格则报警，合格则各气缸回原位，工件放行。

3 测试系统的软件设计

测试系统的软件功能包括测试功能，数据管理功能，用户管理功能，校准功能等。

测试功能包含自动测试和手动测试。手动测试为人工操作时，通过点击屏幕按钮，手动操作各气缸动作，手动控制电机旋转起停等。自动测试为自动实现上下料，自动完成整个测试过程。

下图3本系统的自动测试界面：

本系统中可以测量Ihigh最大值，Ihigh最小值，Ilow最大值，Ilow最小值，上升时间最大值，上升时间最小值，下降时间最大值，下降时间最小值，占空比最大值，占空比最小值，脉冲个数（齿圈对数）。在测量过程中还会时时显示波形以便用户观测。伺服电机带动工件的旋转速度用户可以在系统里自行设置，默认为60rpm。

数据管理功能包含数据存储，数据查询、追溯，数据报表，SPC分析等功能，且可以导出至excel文件，通过以太网或U口导出。下图4为数据查询部分界面。

用户设置功能包含用户的添加、删除、密码修改，电机转速的设置，数据判定范围的设置，采样率的设置等。

校准功能为用户任意设定一定幅值、频率的波形，通过模拟量输出板卡输出，之后再由本系统的模拟量采集卡采集输入，进行判定，如误差超过设置范围，则报警，通知管理人员进行分析维护。

另外，本系统还包含数据滤波模块。其中，滤波算法中应用了LabVIEW里自带的FFT模块。FFT是离散傅立叶变换的快速算法，是把一个时域信号转换到频率里进行分析。在系统测试时，系统的噪声，机械的振动等都会对测试数据带来干扰，本系统对无效的频率抛弃，而后对有效的频率数据进行还原。部分滤波程序见下图5。

滤波对比见下图6，其中红色为带干扰波形，蓝色为还原后波形，如图所示，滤波后的数据可以去掉干扰。

4 结论

综上所述，本文所述的的测试系统，提高了产品质量，简化了测试过程，工作稳定，节省成本，可以满足工业生产线上大批量的在线检测要求。

参考文献：

[1]林游，张俊杰，易凡.霍尔传感器信号采集与显示系统设计[J].现代电子技术，2009，32（04）：199-202.

[2]陈锡辉，张银鸿.LabVIEW 8.20程序设计从入门到精通[M].北京：清华大学出版社，2007.

[3]钱同惠.数字信号处理[M].北京：机械工业出版社，2005.